Главная | Обратная связь

Электролиз растворов (с растворимым анодом)

Электролиз

Электролиз – процесс на электродах под действием электрического тока, подаваемого от внешнего источника, при этом происходит процесс преобразования Эл. Энергии в химическую энергию продуктов р-и.

Ячейка для электролиза – электролизер. Состоит из двух электродов и электролита. Процесс при электролизе противоположен процесс в ГЭ.

При электролизе катод заряжен отрицательно, так как присоединен к «-» источника тока, анод заряжен положительно, т.к. присоединен к «+» источника тока.

Характер процессов на электродах зависит:

1. От природы электролита (расплав или раствор)
2. Природы анода(растворим/нерастворим)
3. Концентрации, Т, плотности тока и рН.

U=E_Э+Ir+ΔE_{ПОЛЯРИЗАЦИИ}

Энергия затрачиваемая на преодоление омических потерь и поляризацию превращается в теплоту, что приводит к перерасходу энергии при электролизе.

Возможные типы электролиза:

Электролиз расплавов (разложение электролита)

 

Процессы на электродах:

 

Если электролизу подвергается смесь солей: ZnCl₂, NiCl₂, CuCl_{2 ,} то последовательность разрядки частиц на электродах определяется величиной потенциала.

 

 

В первую очередь восстанавливается Cu, т.к. наиб. Потенциал из солей в расплаве. На К в первую очередь процессы с МАХ потенциалом.

На А в первую очередь процессы с MIN потенциалом.

Электролиз растворов (с инертными электродами)

К числу инертных электродов относятся Au, Pt, Os, Ir, PbO, PbO₂, C. К практически инертным электродам приближаются электроды, способные к пассивации. На них электродный процесс замедляется из-за образования оксидной пленки или пленки из малорастворимого в-ва. Н-р, Ni, Fe в щелочах, Ta, Ti.

В растворах солей обычно присутствует растворитель, обычно – вода. Поэтому на электродах разложению( переразрядке), кроме соли подвергаются молекулы воды.

 

Рассматривать очередность процессов – с А. К процессу выделения на А кислорода применимы рассуждения при выводе потенциала кислородного электрода.

 

При выделении кислорода – весьма значительна поляризация. При i=i_o в начале процесса выделяется кислород, i₁- оба, i₂-только хлор. Т.к. потенциал кислорода резко возрос из-за поляризации и напряжения. Высокая поляризация характерна и для выделения Н₂ на катоде (см Коровин 288-289)

В начале процесса на А:

 

Процессы на катоде – К:

 

ΔЕ>1 – идет только 1 процесс.

 

Электролиз растворов (с растворимым анодом)

На А: 1) окисление металла, т.е.

2)окисление молекул воды, если рН<7

Если рН>7

3)окисление других окислителей ВФ-электроны=ОФ

На К: 1) восстановление металла

2)восстановление Н₂О (Н⁺), если рН<7

Если рН>7

4) восстановление других окислителей ОФ+ne^-=ВФ

Кислородосодержащие эл-ты не разряжаются на аноде из-за высокой величины потенциала: SO₄^2-, NO₃^-, PO₄^3-, CO₃^2-. На катоде материал катода, изготовленного из металла не имеет значения, т.к. металл не может иметь отрицательную степень окисления.

 

Количественные расчеты при электролизе определяются законами Фарадея

 

 

Масса выделившегося в-ва пропорциональна количеству прошедшего электричества.

 

З-н эквивалентов, применимый к электролизу:

 

Электрохимический эквивалент F=96500 Кл(А*с)=26,8 А*ч

 

Алгоритм решения задач по теме «Электролиз»:

1) Схема частиц у электродов.

2) Последовательность разрядки частиц:

а) А: частицы, Е^о, Е^р, ΔE – уравнения. ВФ – ne^- (электроны)=ОФ

б) К: частицы, Е^о, Е^р, ΔE – уравнения. ОФ + ne^- (электроны)=ВФ

3) Количественные расчеты по закону Фарадея.